DE19527661A1 - Elektrische Leiter aufweisender Träger mit einem elektronischen Bauteil und Verfahen zum Kontaktieren von Leitern eines Substrates mit Kontaktwarzen eines elektronischen Bauteils - Google Patents

Elektrische Leiter aufweisender Träger mit einem elektronischen Bauteil und Verfahen zum Kontaktieren von Leitern eines Substrates mit Kontaktwarzen eines elektronischen Bauteils

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrische Leiter aufwei­ senden Träger mit einem elektronischen Bauteil, welches mit Kontaktwarzen die Leiter kontaktiert und auf dem Trä­ ger durch einen Kleber gehalten ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kontaktieren von Leitern eines Substrates mit Kontaktwarzen eines elektronischen Bauteils.
Träger der vorstehenden Art mit mindestens einem elektro­ nischen Bauteil kommen in der Elektronik sehr häufig vor. Zur Kontaktierung von IC und LCD bedient man sich derzeit der sogenannten FLIP-CHIP-Technologie. Dabei wird ein aus einem Wafer gesägter IC mit Bumps als Kontaktwarzen ver­ sehen und direkt auf eine LCD-Glaskantenfläche auf ge­ bracht. Hierzu benetzt man die der Flüssigkristallzelle zugewandte Seite der Kontaktwarzen mit einem isotropen Epoxy-Kontaktkleber und drückt die IC′s dann auf den Trä­ ger. Danach wird die Baueinheit aus Träger und IC′s in einen Ofen zum Aushärten gebracht. Der Spalt zwischen dem jeweiligen elektronischen Bauteil und dem Träger muß anschließend mit einem Füllmaterial ausgefüllt werden, damit eine ausreichende mechanische Festigkeit erreicht und elektrische Migrationen vermieden werden.
Eine solche Kontaktierung ist wesentlich kostengünstiger als das am meisten bei der Kontaktierung von IC′s mit LCD′s verbreitete Tab Soldering, bei dem die Kontaktie­ rung durch einen Lötvorgang erfolgt; sie ist jedoch immer noch relativ teuer und erfordert bei der Herstellung für die einzelnen Arbeitsgänge unerwünscht lange Taktzeiten. Kostengünstigere Kontaktierungen hat man bislang für An­ wendungsfälle, bei denen mit großen Temperaturdifferenzen zu rechnen ist, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, nicht gefunden, da die durch die Temperaturdifferenzen auftre­ tenden, unterschiedlichen Dehnungen die Kontaktierung hoch beanspruchen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Träger mit einem elektronischen Bauteil zu entwickeln, bei dem die Kontaktierung besonders kostengünstig herstellbar ist und die auch bei großen Temperaturschwankungen zuverläs­ sig erhalten bleibt. Weiterhin soll ein Verfahren zur Kontaktierung eines solchen Bauteils mit dem Träger ent­ wickelt werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Kontaktwarzen an ihrer dem Träger zugewand­ ten Seite eine Beschichtung mit einem im ausgehärteten Zustand elastisch bleibenden Graphitmaterial aufweisen, daß der Kleber den Spalt zwischen dem elektronischen Bau­ teil und dem Träger ausfüllt und daß das elektronische Bauteil durch den Kleber mit seinen Kontaktwarzen unter Vorspannung auf den Leitern des Trägers gehalten ist.
Bei einer solchen Anordnung eines elektronischen Bauteils auf einem Träger erfolgt die Kontaktierung der Leiter des Trägers durch eine Vorspannkraft des elektronischen Bau­ teils. Die hierzu erforderliche Elastizität wird durch das Graphitmaterial erreicht. Da das elektronische Bau­ teil als Ganzes auf dem Träger gehalten ist und nicht nur über die Kontaktwarzen, bleibt die Vorspannkraft auch nach langer Zeit noch erhalten und führt nicht zu einem Lösen des elektronischen Bauteils vom Träger. Wenn die Kleberschicht durch Erwärmung sich dehnt und deshalb dicker wird, nimmt der Abstand des elektronischen Bauteils vom Träger zwar zu, jedoch vermag das Graphitmaterial aufgrund der Vorspannung diese Abstandsänderung auszugleichen. Das Kleben hat gegenüber einem Lötvorgang den grundsätzlichen Vorteil, daß das elektronische Bau­ teil bei der Kontaktierung nicht durch höhere Temperatu­ ren beansprucht wird. Zusätzlich wird durch ihn das bis­ her erforderliche Underfill-Material eingespart.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbil­ dung der Erfindung der Träger transparent und der Kleber ein durch UV-Licht aushärtbarer Kleber ist. Man kann dann sehr einfach mit der Lichtquelle den Träger durchleuchten und dadurch den Kleber aushärten. Durch die unter der Wirkung des UV-Lichtes eintretende Polimerisation des Klebers, schrumpft dieser, was die Vorspannkraft zusätz­ lich erhöht.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung einzusetzen, wenn es sich bei dem Träger um eine LCD-Glaskantenfläche einer Flüssigkristallzelle handelt und das elektronische Bau­ teil ein direkt aus einem Wafer gesägtes IC (DIE) ist.
Die zweitgenannte Aufgabe, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zum Kontaktieren von Leitern eines Trägers mit Kontaktwarzen eines elektronischen Bauteils, wird erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die Kontaktwarzen an ihrer dem Träger zugewandten Seite mit einem im aus ge­ härteten Zustand elastisch bleibenden Graphitmaterial be­ schichtet werden, daß dann Kleber auf das elektronische Bauteil zwischen den Kontaktwarzen oder entsprechend auf den Träger aufgebracht wird und anschließend das elektro­ nische Bauteil unter Vorspannung so lange auf den Träger gedrückt wird, bis der Kleber ausgehärtet ist.
Ein solches Verfahren ist besonders kostengünstig aus zu­ führen und ermöglicht durch die Vorspannkräfte zwischen dem elektronischen Bauteil und dem Träger eine besonders zuverlässige und von Temperaturschwankungen nicht beein­ flußte Kontaktierung. Die Klebung hat gemäß der Erfindung eine Doppelfunktion. Sie hält das elektronische Bauteil auf dem Träger und verhindert zugleich, daß Feuchtigkeit und Verunreinigungen in den Spalt zwischen dem elektroni­ schen Bauteil und dem Träger gelangen können, hat also die Funktion eines Underfills. Das Aufbringen des Klebers bereitet keine Schwierigkeiten. Er muß nicht sehr genau hinsichtlich seiner Lage und Menge bemessen werden. Selbst wenn Kleber auf die Kontaktwarzen oder Leiter ge­ langen sollte, hat das keine Bedeutung, weil er beim An­ drücken des elektronischen Bauteils in den Kontaktie­ rungsbereichen wieder weggedrückt würde.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren auszuführen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Träger ein transparentes Material und als Kleber ein unter UV-Licht aushärtbarer Kleber benutzt wird, wobei das UV-Licht durch den Träger hindurch auf den Kleber gerichtet wird.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird nachfol­ gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in
Fig. 1 ein als DIE ausgebildetes, mit einem Träger zu verbindendes, elektronisches Bauteil,
Fig. 2 das Bauteil mit einer Beschichtung auf seinen Kontaktwarzen,
Fig. 3 einen Teil eines eine Flüssigkristallzelle bildenden Trägers mit dem elektronischen Bauteil.
Die Fig. 1 zeigt ein elektronisches Bauteil 1, welches an seiner Unterseite Kontaktwarzen 2, 3 hat, die vorzugs­ weise aus Gold bestehen und allgemein als Bumps bezeich­ net werden. Bei diesem Bauteil handelt es sich um ein aus einem Wafer gesägtes IC (DIE), welches anschließend di­ rekt auf ein zu kontaktierendes Medium - eine LCD-Glas­ kantenfläche - aufgebracht wird.
In Fig. 2 ist das elektronische Bauteil 1 mit einer Be­ schichtung 4, 5 aus einem elastischen Graphitmaterial auf der Unterseite der Kontaktwarzen 2, 3 dargestellt.
In Fig. 3 ist eine Flüssigkristallzelle 6 mit einem transparenten Träger 7 zu sehen. Dieser hat nicht zu er­ kennende Leiter, welche als ebenfalls transparente ITO-Schicht ausgebildet sind. Das elektronische Bauteil 1 sitzt mit seinen Kontaktwarzen 4, 5 unter Vorspannung auf den Leitern dieses Trägers 7 und wird in dieser Position durch einen Kleber 8 gehalten, welcher den gesamten Be­ reich zwischen dem Träger 7 und der Unterseite des elek­ tronischen Bauteils 1 ausfüllt. Bei dem Kleber 8 handelt es sich um einen durch UV-Licht aushärtbaren Kleber, wel­ cher vor dem Verbinden des elektronischen Bauteils 1 mit dem Träger 7 entweder als Tropfen zwischen die Kontakt­ warzen 2, 3 oder auf den Träger 7 aufgebracht wird, so daß er sich beim Aufdrücken des elektronischen Bauteils 1 verteilt.

Claims (5)

1. Elektrische Leiter aufweisender Träger mit einem elek­ tronischen Bauteil, welches mit Kontaktwarzen die Leiter kontaktiert und auf dem Träger durch einen Kleber gehal­ ten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwarzen (2, 3) an ihrer dem Träger (7) zugewandten Seite eine Be­ schichtung (4, 5) mit einem im ausgehärteten Zustand ela­ stisch bleibenden Graphitmaterial aufweisen, daß der Kle­ ber (8) den Spalt zwischen dem elektronischen Bauteil (1) und dem Träger (7) ausfüllt und daß das elektronische Bauteil (1) durch den Kleber (8) mit seinen Kontaktwarzen (2, 3) unter Vorspannung auf den Leitern des Trägers (7) gehalten ist.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er transparent und der Kleber (8) ein durch UV-Licht aus­ härtbarer Kleber (8) ist.
3. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei ihm um eine LCD-Glaskantenfläche einer Flüssig­ kristallzelle (6) handelt und das elektronische Bauteil (1) ein direkt aus einem Wafer gesägtes IC (DIE) ist.
4. Verfahren zum Kontaktieren von Leitern eines Trägers mit Kontaktwarzen eines elektronischen Bauteils, bei dem das Bauteil durch Kleber auf dem Substrat gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Kontaktwarzen an ihrer dem Träger zu gewandten Seite mit einem im ausgehär­ teten Zustand elastisch bleibenden Graphitmaterial be­ schichtet werden, daß dann Kleber auf das elektronische Bauteil zwischen den Kontaktwarzen oder entsprechend auf den Träger aufgebracht wird und anschließend das elektro­ nische Bauteil unter Vorspannung so lange auf den Träger gedrückt wird, bis der Kleber ausgehärtet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein transparentes Material und als Kleber ein unter UV-Licht aushärtbarer Kleber benutzt wird, wobei das UV-Licht durch den Träger hindurch auf den Kleber ge­ richtet wird.
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